Isolation of the murine interleukin 2 gene and characterization of its regulatory architecture

Interleukin 2 (IL2) is the primary growth hormone used by mature T cells and this lymphokine plays an important role in the magnification of cell-mediated immune responses. Under normal circumstances its expression is limited to antigen-activated type 1 helper T cells (T_H1) and the ability to transcribe this gene is often regarded as evidence for commitment to this developmental lineage. There is, however, abundant evidence than many non-T_H1 T cells, under appropriate conditions, possess the ability to express this gene. Of paramount interest in the study of T-cell development is the mechanisms by which differentiating thymocytes are endowed with particular combinations of cell surface proteins and response repertoires. For example, why do most helper T cells express the CD4 differentiation antigen?

As a first step in understanding these developmental processes the gene encoding IL2 was isolated from a mouse genomic library by probing with a conspecific IL2 cDNA. The sequence of the 5' flanking region from + 1 to -2800 was determined and compared to the previously reported human sequence. Extensive identity exists between +1 and -580 (86%) and sites previously shown to be crucial for the proper expression of the human gene are well conserved in both sequence location in the mouse counterpart.

Transient expression assays were used to evaluate the contribution of various genomic sequences to high-level gene expression mediated by a cloned IL2 promoter fragment. Differing lengths of 5' flanking DNA, all terminating in the 5' untranslated region, were linked to a reporter gene, bacterial chloramphenicol acetyltransferase (CAT) and enzyme activity was measured after introduction into IL2-producing cell lines. No CAT was ever detected without stimulation of the recipient cells. A cloned promoter fragment containing only 321 bp of upstream DNA was expressed well in both Jurkat and EL4.El cells. Addition of intragenic or downstream DNA to these 5' IL2-CAT constructs showed that no obvious regulatory regions resided there. However, increasing the extent of 5' DNA from -321 to -2800 revealed several positive and negative regulatory elements. One negative region that was well characterized resided between -750 and -1000 and consisted almost exclusively of alternating purine and pyrimidines. There is no sequence resembling this in the human gene now, but there is evidence that there may have once been.

No region, when deleted, could relax either the stringent induction-dependence on cell-type specificity displayed by this promoter. Reagents that modulated endogenous IL2 expression, such as cAMP, cyclosporin A, and IL1, affected expression of the 5' IL2-CAT constructs also. For a given reagent, expression from all expressible constructs was suppressed or enhanced to the same extent. This suggests that these modulators affect IL2 expression through perturbation of a central inductive signal rather than by summation of the effects of discrete, independently regulated, negative and positive transcription factors.

Expanding the Toolkit for Synthetic Biology: Frameworks for Native-like Non-natural Gene Circuits

Synthetic biology combines biological parts from different sources in order to engineer non-native, functional systems. While there is a lot of potential for synthetic biology to revolutionize processes, such as the production of pharmaceuticals, engineering synthetic systems has been challenging. It is oftentimes necessary to explore a large design space to balance the levels of interacting components in the circuit. There are also times where it is desirable to incorporate enzymes that have non-biological functions into a synthetic circuit. Tuning the levels of different components, however, is often restricted to a fixed operating point, and this makes synthetic systems sensitive to changes in the environment. Natural systems are able to respond dynamically to a changing environment by obtaining information relevant to the function of the circuit. This work addresses these problems by establishing frameworks and mechanisms that allow synthetic circuits to communicate with the environment, maintain fixed ratios between components, and potentially add new parts that are outside the realm of current biological function. These frameworks provide a way for synthetic circuits to behave more like natural circuits by enabling a dynamic response, and provide a systematic and rational way to search design space to an experimentally tractable size where likely solutions exist. We hope that the contributions described below will aid in allowing synthetic biology to realize its potential.

DNA-mediated charge transport signaling within the cell

DNA possesses the curious ability to conduct charge longitudinally through the π-stacked base pairs that reside within the interior of the double helix. The rate of charge transport (CT) through DNA has a shallow distance dependence. DNA CT can occur over at least 34 nm, a very long molecular distance. Lastly, DNA CT is exquisitely sensitive to disruptions, such as DNA damage, that affect the dynamics of base-pair stacking. Many DNA repair and DNA-processing enzymes are being found to contain 4Fe-4S clusters. These co-factors have been found in glycosylases, helicases, helicase-nucleases, and even enzymes such as DNA polymerase, RNA polymerase, and primase across the phylogeny. The role of these clusters in these enzymes has remained elusive. Generally, iron-sulfur clusters serve redox roles in nature since, formally, the cluster can exist in multiple oxidation states that can be accessed within a biological context. Taken together, these facts were used as a foundation for the hypothesis that DNA-binding proteins with 4Fe-4S clusters utilize DNA-mediated CT as a means to signal one another to scan the genome as a first step in locating the subtle damage that occurs within a sea of undamaged bases within cells.

Herein we describe a role for 4Fe-4S clusters in DNA-mediated charge transport signaling among EndoIII, MutY, and DinG, which are from distinct repair pathways in E. coli. The DinG helicase is an ATP-dependent helicase that contains a 4Fe-4S cluster. To study the DNA-bound redox properties of DinG, DNA-modified electrochemistry was used to show that the 4Fe-4S cluster of DNA-bound DinG is redox-active at cellular potentials, and shares the 80 mV vs. NHE redox potential of EndoIII and MutY. ATP hydrolysis by DinG increases the DNA-mediated redox signal observed electrochemically, likely reflecting better coupling of the 4Fe-4S cluster to DNA while DinG unwinds DNA, which could have interesting biological implications. Atomic force microscopy experiments demonstrate that DinG and EndoIII cooperate at long range using DNA charge transport to redistribute to regions of DNA damage. Genetics experiments, moreover, reveal that this DNA-mediated signaling among proteins also occurs within the cell and, remarkably, is required for cellular viability under conditions of stress. Knocking out DinG in CC104 cells leads to a decrease in MutY activity that is rescued by EndoIII D138A, but not EndoIII Y82A. DinG, thus, appears to help MutY find its substrate using DNA-mediated CT, but do MutY or EndoIII aid DinG in a similar way? The InvA strain of bacteria was used to observe DinG activity, since DinG activity is required within InvA to maintain normal growth. Silencing the gene encoding EndoIII in InvA results in a significant growth defect that is rescued by the overexpression of RNAseH, a protein that dismantles the substrate of DinG, R-loops. This establishes signaling between DinG and EndoIII. Furthermore, rescue of this growth defect by the expression of EndoIII D138A, the catalytically inactive but CT-proficient mutant of EndoIII, is also observed, but expression of EndoIII Y82A, which is CT-deficient but enzymatically active, does not rescue growth. These results provide strong evidence that DinG and EndoIII utilize DNA-mediated signaling to process DNA damage. This work thus expands the scope of DNA-mediated signaling within the cell, as it indicates that DNA-mediated signaling facilitates the activities of DNA repair enzymes across the genome, even for proteins from distinct repair pathways.

In separate work presented here, it is shown that the UvrC protein from E. coli contains a hitherto undiscovered 4Fe-4S cluster. A broad shoulder at 410 nm, characteristic of 4Fe-4S clusters, is observed in the UV-visible absorbance spectrum of UvrC. Electron paramagnetic resonance spectroscopy of UvrC incubated with sodium dithionite, reveals a spectrum with the signature features of a reduced, [4Fe-4S]+1, cluster. DNA-modified electrodes were used to show that UvrC has the same DNA-bound redox potential, of ~80 mV vs. NHE, as EndoIII, DinG, and MutY. Again, this means that these proteins are capable of performing inter-protein electron transfer reactions. Does UvrC use DNA-mediated signaling to facilitate the repair of its substrates?

UvrC is part of the nucleotide excision repair (NER) pathway in E. coli and is the protein within the pathway that performs the chemistry required to repair bulky DNA lesions, such as cyclopyrimidine dimers, that form as a product of UV irradiation. We tested if UvrC utilizes DNA-mediated signaling to facilitate the efficient repair of UV-induced DNA damage products by helping UvrC locate DNA damage. The UV sensitivity of E. coli cells lacking DinG, a putative signaling partner of UvrC, was examined. Knocking out DinG in E. coli leads to a sensitivity of the cells to UV irradiation. A 5-10 fold reduction in the amount of cells that survive after irradiation with 90 J/m2 of UV light is observed. This is consistent with the hypothesis that UvrC and DinG are signaling partners, but is this signaling due to DNA-mediated CT? Complementing the knockout cells with EndoIII D138A, which can also serve as a DNA CT signaling partner, rescues cells lacking DinG from UV irradiation, while complementing the cells with EndoIII Y82A shows no rescue of viability. These results indicate that there is cross-talk between the NER pathway and DinG via DNA-mediated signaling. Perhaps more importantly, this work also establishes that DinG, EndoIII, MutY, and UvrC comprise a signaling network that seems to be unified by the ability of these proteins to perform long range DNA-mediated CT signaling via their 4Fe-4S clusters.

Análise de polimorfismos e de expressão do gene p16INK4a em neoplasias cervicais

O câncer de colo do útero é o segundo carcinoma mais frequente em mulheres no mundo e um dos cânceres femininos mais incidentes no Brasil. Em lesões pré-malignas e malignas do colo uterino, a proteína p16INK4a, que participa do controle do ciclo celular, apresenta um aumento considerável de sua expressão, devido possivelmente à presença de oncoproteínas do papilomavírus humano (HPV). Dois polimorfismos no gene p16INK4a, p16 500C>G e p16 540C>T, estão localizados na região 3 não traduzida (3UTR), que está envolvida na regulação pós-transcricional da expressão gênica. O objetivo deste estudo foi avaliar possíveis associações entre os polimorfismos p16 500C>G e p16 540C>T e o desenvolvimento de neoplasias cervicais e/ou a severidade das lesões, considerando os níveis de expressão da proteína p16INK4a nas lesões cervicais e certos fatores de risco clássicos para o câncer cervical, incluindo a infecção pelo HPV. Para isso, foram selecionadas 567 mulheres residentes no Rio de Janeiro, 319 com citologia cervical alterada (grupo de casos) e 248 sem história prévia de alteração citológica do colo uterino (grupo de comparação). Amostras de sangue periférico de todas as participantes foram utilizadas na análise molecular dos polimorfismos p16 500C>G e p16 540C>T através da técnica de PCR-RFLP (reação em cadeia da polimerase - polimorfismo de comprimento de fragmento de restrição), usando as enzimas de restrição MspI e HaeIII, respectivamente. A expressão da proteína p16INK4a em 137 biópsias de mulheres pertencentes ao grupo de casos foi avaliada por imunohistoquímica. A detecção de DNA do HPV em células cervicais foi feita em todas as amostras do grupo de comparação e em 194 amostras do grupo de casos pela técnica de PCR, usando dois pares de oligonucleotídeos, MY09/MY11 e GP05+/GP06+. Os dois grupos de estudo se encontram em equilíbrio de Hardy-Weinberg. As distribuições genotípicas para p16 500C>G e p16 540C>T e as distribuições de combinações haplotípicas nos dois grupos não apresentaram diferenças significativas. A análise do subgrupo HSIL+câncer (casos com lesão intraepitelial de alto grau ou carcinoma invasivo) em comparação com o subgrupo LSIL (casos com lesão intraepitelial de baixo grau) revelou diferença significativa entre as distribuições das combinações haplotípicas (p = 0,036) e diferenças marginais entre as distribuições genotípicas para p16 500C>G (p = 0,071) e p16 540C>T (p = 0,051). O alelo p16 540G, em heterozigose ou homozigose (OR = 1,91, IC 95% = 1,08-3,37), e a combinação haplotípica p16 500C-540C 500G-540C (OR = 2,34, IC 95% = 1,202-4,555) mostraram-se associados com a severidade da lesões cervicais. Já o genótipo p16 540T/T (OR = 0,25, IC 95% = 0,08-0,79), e a combinação haplotípica p16 500C-540T 500C-540T (OR = 0,27, IC 95% = 0,088-0,827) exibiram papel protetor contra o desenvolvimento de lesões mais severas. As análises de interação entre os polimorfismos de p16INK4a e a expressão de p16 ou a infecção pelo HPV foram comprometidas pelo número reduzido de amostras analisadas. Não se observou qualquer interação entre os polimorfismos estudados e os fatores de risco clássicos para o câncer de colo uterino. Nossos resultados apontam para a importância dos polimorfismos do gene p16INK4a como marcadores de severidade da neoplasia cervical.

Caracterização de alterações epigenéticas no gene JARID1C e desequilíbrios genéticos como causas do retardo mental ligado ao x de etiologia idiopática

O retardo mental (RM) é caracterizado por um funcionamento intelectual significantemente abaixo da média (QI<70). A prevalência de RM varia entre estudos epidemiológicos, sendo estimada em 2-3% da população mundial, constituindo assim, um dos mais importantes problemas de saúde pública. Há um consenso geral de que o RM é mais comum no sexo masculino, um achado atribuído às numerosas mutações nos genes encontrados no cromossomo X, levando ao retardo mental ligado ao X (RMLX). Dentre os genes presentes no cromossomo X, o Jumonji AT-rich interactive domain IC (JARID1C) foi recentemente identificado como um potencial candidato etiológico do RM, quando mutado. O JARID1C codifica uma proteína que atua como uma desmetilase da lisina 4 da histona H3 (H3K4), imprescindível para a regulação epigenética. Tão recente como a identificação do gene JARID1C, é a descoberta de que mudanças no número de cópias de sequências de DNA, caracterizadas por microdeleções e microduplicações, poderiam ser consideradas como razões funcionalmente importantes de RMLX. Atualmente, cerca de 5-10% dos casos de RM em homens são reconhecidos por ocorrerem devido a estas variações do número de cópias no cromossomo X. Neste estudo, investigamos mutações no gene JARID1C, através do rastreamento dos éxons 9, 11, 12, 13, 15 e 16, em 121 homens de famílias com RM provavelmente ligado ao X. Paralelamente, realizamos a análise da variação do número de cópias em 16 genes localizados no cromossomo X através da técnica de MLPA no mesmo grupo de pacientes. Esta metodologia consiste em uma amplificação múltipla que detecta variações no número de cópias de até 50 sequências diferentes de DNA genômico, sendo capaz de distinguir sequências que diferem em apenas um nucleotídeo. O DNA genômico foi extraído a partir de sangue periférico e as amostras foram amplificadas pela técnica de PCR, seguida da análise por sequenciamento direto. Foram identificadas três variantes na sequência do gene JARID1C entre os pacientes analisados: a variante intrônica 2243+11 G>T, que esteve presente em 67% dos pacientes, a variante silenciosa c.1794C>G e a mutação inédita nonsense c.2172C>A, ambas presentes em 0,82% dos indivíduos investigados. A análise através do MLPA revelou uma duplicação em um dos pacientes envolvendo as sondas referentes ao gene GDI1 e ao gene HUWE1. Este trabalho expande o estudo de mutações no gene JARID1C para a população brasileira ereforça a importância da triagem de mutações neste gene em homens portadores de RM familiar de origem idiopática, assim como, é primeiro relato científico relativo à investigação de variações no número de cópias de genes localizados no cromossomo X em homens brasileiros com RM, através da técnica de MLPA.

A Comparison of the SNP Variation in the Calcification PMCA Gene of Lottia gigantea between a Santa Barbara Population and a More Acidic Monterey Bay Population

As the atmospheric levels of CO2 rise from human activity, the carbonic acid levels of the ocean increase, causing ocean acidification. This increase in acidity breaks down the calcified bodies that many marine organisms depend upon. Upwelling regions such as Monterey Bay in California have pH levels that are not expected to reach the open ocean for a few decades. This study reviews one of the common intertidal animals of the California coast, the Owl Limpet Lottia gigantea, and its genetic variation of the plasma membrane Ca2+ ATPase (PMCA) in relation to the acidity of its environment. The PMCA protein functions in the calcification process of many organisms. Specifically in limpets, this gene functions to form its protective shell. Single-nucleotide polymorphisms (SNPs) were found among five sections of the gene to determine variation between the acidic environment population in Monterey, California and the non-acidic environment population in Santa Barbara, California. While some variation was determined, the Monterey Bay and Santa Barbara Lottia gigantea populations are not significantly distinct at the PMCA gene. Sections B, C, and D were found to be linked. Only one location in Section B was found to have an amino acid change within an exon. Section A has the strongest connection to the sampling location. Monterey individuals were seen to be more genetically recognizable, while Santa Barbara individuals showed slightly more variation. Understanding the trends of ocean acidification, upwelling region activities, and population genetics will assist in determining how the ocean environment will behave in the future.

The promoter of cell growth- and RNA protection-associated SND1 gene is activated by endoplasmic reticulum stress in human hepatoma cells

Background: Staphyloccocal nuclease domain-containing protein 1 (SND1) is involved in the regulation of gene expression and RNA protection. While numerous studies have established that SND1 protein expression is modulated by cellular stresses associated with tumor growth, hypoxia, inflammation, heat- shock and oxidative conditions, little is known about the factors responsible for SND1 expression. Here, we have approached this question by analyzing the transcriptional response of human SND1 gene to pharmacological endoplasmic reticulum (ER) stress in liver cancer cells. Results: We provide first evidence that SND1 promoter activity is increased in human liver cancer cells upon exposure to thapsigargin or tunicamycin or by ectopic expression of ATF6, a crucial transcription factor in the unfolded protein response triggered by ER stress. Deletion analysis of the 5'-flanking region of SND1 promoter identified maximal activation in fragment (-934, +221), which contains most of the predicted ER stress response elements in proximal promoter. Quantitative real- time PCR revealed a near 3 fold increase in SND1 mRNA expression by either of the stress- inducers; whereas SND1 protein was maximally upregulated (3.4-fold) in cells exposed to tunicamycin, a protein glycosylation inhibitor. Conclusion: Promoter activity of the cell growth- and RNA-protection associated SND1 gene is up-regulated by ER stress in human hepatoma cells.

Rastreamento de mutações no gene GBA como fator de risco ao desenvolvimento da doença de Parkinson na população brasileira

A doença de Parkinson (DP) é a segunda doença neurodegenerativa mais frequente, depois da doença de Alzheimer, com uma incidência de aproximadamente 3,3% na população brasileira acima dos 60 anos. Ela é caracterizada por uma perda dos neurônios dopaminérgicos da parte compacta da substância negra e pela presença de inclusões protéicas intracelulares denominadas corpúsculos de Lewy nos neurônios sobreviventes. A DP tem uma etiologia complexa que envolve interações genes-ambiente e múltiplos genes de susceptibilidade. Nesse contexto, mutações de perda de função no gene da glicocerebrosidase (GBA) têm sido bem validadas como importantes fatores de risco para a DP. Esse gene está localizado na região 1q21 e compreende 11 exons que codificam a enzima lisossômica glicocerebrosidase. O principal objetivo deste estudo foi investigar se alterações no gene GBA constituem um fator de predisposição para o desenvolvimento da DP na população brasileira. Para isso, um grupo de 126 pacientes brasileiros, não-aparentados, com DP (24 casos familiares e 102 isolados; idade média 66,4 11,4) foram analisados para mutações no GBA através do seqüenciamento completo de todos os exons e alguns íntrons. Sete alterações e um alelo recombinante, anteriormente encontrados em pacientes com a DP analisados em outros estudos, foram detectados (K(-)27R, IVS2+1G>A, N370S, L444P, T369M, A456P, E326K e RecNciI), assim como, uma variante nunca antes identificada associada à DP (G325G) e uma nova mutação (W378C), num total de 18 pacientes (14,3%). Além disso, foram encontradas três alterações intrônicas (c.454+47G>A, c.589-86A>G e c.1225-34C>A), que constam do banco de SNPs, entretanto, não foram associadas a nenhuma doença. Dentre todas as variantes identificadas, três são comprovadamente patogênicas (IVS2+1G>A, L444P e N370S) e foram encontradas em 5,5% da amostra, não sendo detectadas na amostra controle, indicando uma freqüência significativamente alta dessas mutações em pacientes com DP quando comparadas aos controles (P=0,0033). Esses resultados reforçam a associação entre o gene GBA e a DP na população brasileira, além de apoiar a hipótese de que alterações nesse gene representam um importante fator de susceptibilidade ao desenvolvimento da DP

The Interplay between Natural Selection and Susceptibility to Melanoma on Allele 374F of SLC45A2 Gene in a South European Population

We aimed to study the selective pressures interacting on SLC45A2 to investigate the interplay between selection and susceptibility to disease. Thus, we enrolled 500 volunteers from a geographically limited population (Basques from the North of Spain) and by resequencing the whole coding region and intron 5 of the 34 most and the 34 least pigmented individuals according to the reflectance distribution, we observed that the polymorphism Leu374Phe (L374F, rs16891982) was statistically associated with skin color variability within this sample. In particular, allele 374F was significantly more frequent among the individuals with lighter skin. Further genotyping an independent set of 558 individuals of a geographically wider population with known ancestry in the Spanish population also revealed that the frequency of L374F was significantly correlated with the incident UV radiation intensity. Selection tests suggest that allele 374F is being positively selected in South Europeans, thus indicating that depigmentation is an adaptive process. Interestingly, by genotyping 119 melanoma samples, we show that this variant is also associated with an increased susceptibility to melanoma in our populations. The ultimate driving force for this adaptation is unknown, but it is compatible with the vitamin D hypothesis. This shows that molecular evolution analysis can be used as a useful technology to predict phenotypic and biomedical consequences in humans.

Cytokine pathway disruption in a mouse model of schizophrenia induced by Munc18-1a overexpression in the brain

Background: An accumulating body of evidence points to the significance of neuroinflammation and immunogenetics in schizophrenia, and an imbalance of cytokines in the central nervous system (CNS) has been suggested to be associated with the disorder. Munc18-overexpressing mice (Munc18-OE) have provided a model for the study of the alterations that may underlie the symptoms of subjects with schizophrenia. The aim of the present study was to elucidate the involvement of neuroinflammation and cytokine imbalance in this model. Methods: Cytokines were evaluated in the cortex and the striatum of Munc18-OE and wild-type (WT) mice by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Protein levels of specific microglia and macrophage, astrocytic and neuroinflammation markers were quantified by western blot in the cortex and the striatum of Munc18-OE and WT mice. Results: Each cytokine evaluated (Interferon-gamma (IFN-gamma), Tumor Necrosis Factor-alpha (TNF-alpha), Interleukin-2 (IL-2) and CCL2 chemokine) was present at higher levels in the striatum of Munc18-OE mice than WT. Cortical TNF-alpha and IL-2 levels were significantly lower in Munc18-OE mice than WT mice. The microglia and macrophage marker CD11b was lower in the cortexes of Munc18-OE mice than WT, but no differences were observed in the striatum. Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP) and Nuclear Factor-kappaB (NF-kappa B)p65 levels were not different between the groups. Interleukin-1beta (IL-1 beta) and IL-6 levels were beneath detection limits. Conclusions: The disrupted levels of cytokines detected in the brain of Munc18-OE mice was found to be similar to clinical reports and endorses study of this type for analysis of this aspect of the disorder. The lower CD11b expression in the cortex but not in the striatum of the Munc18-OE mice may reflect differences in physiological activity. The cytokine expression pattern observed in Munc18-OE mice is similar to a previously published model of schizophrenia caused by maternal immune activation. Together, these data suggest a possible role for an immune imbalance in this disorder.

O papel da proteína supressora de tumor p53 na indução de ciclooxigenase-2 em Carcinoma de Pulmão de Células Não Pequenas: aspectos moleculares e clínicos

O Carcinoma de Pulmão de Células Não Pequenas (NSCLC) é uma doença freqüentemente letal e altamente resistente à terapia oncológica convencional, como por exemplo, o tratamento quimioterápico com cisplatina e paclitaxel. A superexpressão de Ciclooxigenase-2 (COX-2) é constantemente observada em pacientes com NSCLC, estando associada ao prognóstico ruim destes pacientes. Acredita-se que a alta expressão de COX-2 produz efeitos anti-apoptóticos, porém pouco é conhecido sobre os mecanismos de regulação desta enzima. Muitos sinais capazes de ativar COX-2 também induzem a proteína supressora de tumor p53, conhecida pelo seu papel fundamental no controle da proliferação celular e apoptose. Dados recentes indicam que a proteína p53 é um importante regulador da expressão de COX-2. O objetivo desta dissertação foi avaliar os efeitos da quimioterapia na expressão da enzima COX-2 em linhagens celulares com diferente status do gene TP53, e ainda, correlacionar a expressão de COX-2 e o status mutacional de TP53, com as características clínico-patológicas de pacientes com NSCLC. Como ferramentas experimentais foram usadas técnicas de biologia celular e molecular como interferência de RNA, PCR em tempo real, análise mutacional e imuno-histoquímica. Com os resultados obtidos, observamos que as linhagens celulares de câncer de pulmão que apresentam p53 na sua forma selvagem, quando expostas ao tratamento com cisplatina, apresentaram indução da expressão de COX-2 (RNAm e proteína), em adição ao aumento da síntese de Prostaglandina E2 (PGE2). Em contrapartida, a expressão de COX-2 não foi alterada após o tratamento com cisplatina nas linhagens celulares que apresentavam mutação no gene TP53. Ao avaliar o tratamento com paclitaxel, foi observado um aumento da expressão de COX-2 nas linhagens A549 e H460 (linhagens celulares do tipo selvagem para p53), entretanto não foi observada alteração nos níveis de PGE2. Em adição, o tratamento com paclitaxel induziu um aumento da expressão de COX-2 na linhagem com deleção em TP53, ACC LC-319. Em seguida, após silenciamento de p53 na linhagem celular A549, por interferência de RNA, a cisplatina passou a não ser mais capaz de induzir o aumento da expressão de COX-2. No tratamento com paclitaxel, o silenciamento de TP53 não mudou a expressão de COX-2, indicando assim um efeito independente de p53. Dessa maneira, sugerimos que a indução de COX-2, por cisplatina, em linhagens celulares NSCLC é dependente de p53. Na análise dos pacientes NSCLC, os resultados demonstram que 54% dos pacientes apresentam expressão positiva de COX-2. Mutações em TP53 foram observadas em 57% dos pacientes, incluindo 56% de fumantes correntes e 37% de ex-fumantes. Uma associação entre a expressão de COX-2 e o status selvagem de TP53 foi observada, entre os pacientes que apresentaram expressão positiva de COX-2, 80% apresentaram TP53 selvagem. Um número maior de pacientes é necessário para aumentar o poder estatístico e confirmar as tendências observadas nesse estudo

Investigação de mutações no gene ATP13A2 como um fator de risco para a Doença de Parkinson em pacientes brasileiros

A doença de Parkinson (DP) é a desordem neurodegenerativa motora mais frequente, com uma prevalência de, aproximadamente, 1% entre indivíduos com mais de 60 anos de idade, aumentando para 4 a 5% entre os indivíduos com idade superior a 85 anos. Esta condição é caracterizada pela perda seletiva dos neurônios dopaminérgicos da substância negra e pela presença de inclusões protéicas ricas em α-sinucleína nos neurônios sobreviventes. Pouco se sabe sobre a etiologia e a patogênese da DP. A maioria dos casos aparece esporadicamente, podendo estar associados a diversos fatores de risco ambientais e genéticos. Na última década, estudos de ligação identificaram 15 loci cromossômicos (PARK1 a PARK15) relacionados à DP e, nestes, um novo gene, ATP13A2, tem sido associado a casos de DP de início precoce. Esse gene está situado no 1p36 e codifica a proteína ATPase tipo-P da subfamília P5, de localização lisossômica, que é expressa em diversos tecidos, principalmente no cérebro. Mutações em ATP13A2 levam à formação de proteínas truncadas que ficam retidas no reticulo endoplasmático e posteriormente são degradadas pelo proteossomo, podendo causar a disfunção proteossômica, decorrente da sobrecarga gerada pela proteína mutante, ou causar a disfunção lisossômica, ambas gerando agregação tóxica. Este trabalho tem como objetivo realizar a análise molecular do gene ATP13A2 em uma amostra de 116 pacientes brasileiros com DP, de manifestação precoce (<50 anos), de forma a avaliar se mutações neste gene representam um fator de risco para a DP. O DNA foi extraído a partir de leucócitos do sangue periférico ou de saliva e a análise molecular dos éxons 2, 3, 12, 13, 14, 15, 16, 26 e 27, bem como, dos limites íntronéxons foi realizada por sequenciamento automático dos produtos da PCR. Identificamos oito variantes de sequência: quatro variantes intrônicas (uma no íntron 2, uma no íntron 13 e duas no íntron 27) e quatro variantes silenciosas (uma no éxon 3, 16, 26 e 27). Com base em dados da literatura e através de análises in silico e comparação com amostras controle, classificamos a alteração intrônica c.3084- 3C>T, e as alterações silenciosas c.2970G>A e c.3192C>T como não patogênicas; as alterações intrônicas c.106-30G>T, c.1306+42_1306+43 insC e c.3083+24C>T, e as alterações silenciosas c.132A>G e c.1610G>T foram classificadas como provavelmente não patogênicas. Nosso achados corroboram àqueles encontrados em outras populações e indicam que mutações no gene ATP13A2 não são uma causa comum de DP na amostra de pacientes brasileiros analisados. No entanto, se faz necessário estender nossas análises para outras regiões gênicas, a fim de determinar o real papel deste gene na etiologia da DP em nossa população.

Efeito da dieta hipocalórica no perfil metabólico e composição corporal de mulheres com e sem Síndrome Metabólica e genótipo Pro12Pro do gene PPARγγ2

A obesidade é uma doença crônica não transmissível, caracterizada pelo excesso de gordura corporal. Então, a gordura acumulada na região abdominal promove resistência à insulina e conseqüentemente alterações metabólicas as quais em conjunto configuram o quadro de síndrome metabólica (SM). O genótipo Pro12Pro parece estar relacionado à menor sensibilidade à insulina, desencadeando o processo fisiopatológico da SM. Então, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de uma dieta hipocalórica sobre o perfil metabólico e composição corporal de mulheres com e sem SM com genótipo Pro12Pro no gene PPARγ2. O presente estudo trata-se de um ensaio clínico, onde mulheres entre 30 e 45 anos, obesas grau I, sem SM (n=23) e com SM (n=7) foram submetidas à dieta hipocalórica por 90 dias. A identificação do genótipo foi realizada por reação em cadeia da polimerase (PCR). No início e nos dias 30, 60 e 90 foram avaliados peso corporal, massa magra (MM), massa gorda (MG), componentes da SM, uricemia, insulinemia, leptinemia, adiponectinemia, os índices HOMA-IR e QUICKI. O consumo energético foi avaliado nas 12 semanas de tratamento. Foi utilizado o teste t de Student para amostras independentes foi utilizado para comparar os grupos entre si, e o modelo pareado para comparar a evolução dentro de cada grupo em relação ao início do estudo. Todas as mulheres apresentaram genótipo Pro12Pro. O grupo com SM apresentou menor HDL-c (44,43,2 vs. 56,82,4 mg/dL, p=0,013), e maior triglicerídeo (180,926,7 vs. 89,76,6mg/dL, p=0,014) e VLDL-c (36,25,3 vs. 17,91,3mg/dL, p=0,014) no início do estudo. Ambos os grupos apresentaram redução ponderal (-3,30,7% grupo sem SM e - 4,20,9% grupo com SM) e da circunferência da cintura (-2,40,5% grupo sem SM e - 5,91,4% grupo com SM) significativas. O grupo sem SM reduziu da MG progressivamente até os 90 dias (37,00,8 para 36,60,5%, p=0,02), e com isso aumentou MM (62,00,5 para 63,40,5%, p=0,01), o grupo com SM também reduziu MG ao longo do estudo (32,62,3 para 29,62,4%, p<0,01) e aumentou MM significativamente (62,21,0 para 64,31,3%). A pressão arterial sistólica reduziu no primeiro mês de tratamento no grupo sem SM (de 120,41,8 para 112,32,1 mmHg, p<0,01). No que diz respeito aos parâmetros metabólicos, o grupo sem SM mostrou redução da insulinemia (32,54,2 para 25,92,4U/mL, p=0,05) e aumento da adiponectinemia (4,70,6 para 5,10,8 ng/mL, p=0,02) aos 30 dias, do colesterol total (180,25,8 para 173,85,4 mg/dL, p=0,04), e da leptina (27,01,9 para 18,21,4 ng/mL, p<0,01) aos 60 dias, porém, houve redução do QUICKI aos 90 dias (0,390,03 para 0,350,01, p=0,01). No grupo com SM, a leptinemia reduziu aos 60 dias (20,31,9 para 14,71,1 ng/mL, p=0,01) e a adiponectinemia aos 90 dias (5,71,2 para 7,11,4 ng/mL, p<0,01), também houve remissão de 57,1% dos casos de SM. Sugerimos que, a dieta hipocalórica foi eficaz na redução do peso corporal e da MG, principalmente a localizada na região abdominal. Conseqüentemente, houve melhora considerável do perfil metabólico relacionado à obesidade no grupo sem SM, e também dos marcadores de sensibilidade à insulina e cardioprotetores relacionados à SM, além da remissão dos casos de SM.

Estudo do polimorfismo Ser49Gly do gene do receptor beta adrenérgico 1 (β-adr 1) na população do estado do Rio de Janeiro, Brasil estratificada por cor da pele e ancestralidade genômica

As doenças cardiovasculares possuem a maior taxa de óbitos no mundo, e notavelmente nos últimos anos as pesquisas genéticas sobre as mesmas estão baseadas em estudos de associação, no qual o gene suspeito que esteja em maior frequência entre os pacientes passa a ser considerado um possível fator causal. Os polimorfismos genéticos que ocorrem no receptor beta-adrenérgico podem resultar em mudanças significativas na função do receptor, podendo acarretar fisiopatologias. Neste trabalho, o objetivo foi estimar a diversidade e a frequência do polimorfismo Ser49Gly do gene do receptor beta-adrenérgico 1 a partir de uma amostra de 188 indivíduos da população do Estado do Rio de Janeiro. As frequências também foram analisadas a partir da estratificação da amostra por critério fenotípico em função do padrão de cor da pele em (negros e não negros) ou ancestralidade genética em (afrodescendente e não afrodescendente), definida através da informação dos marcadores de ancestralidade Indels e SNP de cromossomo Y, para avaliar se os padrões de ancestralidade ou cor da pele são fundamentais para a diferenciação e distanciamento genético. Fragmentos de interesse foram amplificados por PCR (reação de cadeia de polimerase) com primers específicos para o marcador Ser49Gly e as reações de genotipagem foram realizadas com enzimas de restrição Eco0109I. Os valores da heterozigosidade variaram entre 0,25-0,50 e 0,20-0,41 nos grupos estratificados por ancestralidade e cor da pele, respectivamente. No que diz respeito à análise do equilíbrio de Hardy-Weinberg, não houve um desvio significativo na distribuição do marcador nas amostras gerais do Estado do Rio de Janeiro, ou mesmo nas amostras estratificadas. A distribuição dos alelos na amostra dos 188 indivíduos da população geral do Rio de Janeiro (AC_RJ) mostrou uma frequência de 80,30% e 19,70% para o alelo selvagem e mutado Ser49Gly, respectivamente. A comparação das análises sobre a distribuição das frequências alélicas para este marcador mostrou a ocorrência de diferenças significativas na distribuição das frequências alélicas entre negros e não negros e afrodescendentes e não afrodescendentes. A diferença significativa observada entre os negros e afrodescendentes, foi em menor grau de distanciamento. A informação obtida em relação à ancestralidade foi crucial para a obtenção dos dados sobre o aumento da variável mutada do polimorfismo Ser49Gly nas populações negras e afrodescendentes do Estado Rio de Janeiro. Tal evidência, em combinação com estudos clínicos podem contribuir para uma análise pormenorizada do padrão de susceptibilidade à doença em questão, em falhas do mecanismo deste receptor.